岡野　良

SENS工法によるトンネル周辺地盤挙動の解析

杉本　光隆

本研究の対象とするシールドを用いた場所打ち支保システム（以下，SENS）は，山岳工法とシールド工法の境界領域である洪積層や新第三紀層の地盤にトンネルを構築するトンネル技術で，既存のトンネル施工技術であるシールド工法，場所打ちコンクリートライニング工法（ECL），山岳工法から，こうした地盤に適した要素技術を組合せて考案されたものである．
SENSの施工では，地盤と内型枠の間に一次覆工を加圧充填しながら，連続的に覆工体を構築する．そのため，はじめに打設される一次覆工は未固結であり，内型枠は一次覆工による浮力を連続的に受け，上方へ剛体変位する傾向が見られる．その後，時間の経過とともに，一次覆工は硬化し，地盤からの土水圧が作用するが，この土水圧は，内型枠の三次元的な挙動により，初期作用土水圧から有効土圧が減少したり，地山の状況によっては地盤が自立し有効土圧が0となることも考えられる．したがって，一次覆工や内型枠を設計する上で，常に考慮しなければならない基本的荷重である作用土水圧を推定するためには，三次元的かつ逐次的に変化する内型枠の挙動に応じた，地盤，一次覆工，内型枠の相互作用を表現できる解析モデルが必要である．既往の研究では，SENSにおける内型枠および一次覆工の挙動を解明することを目的として，SENSの荷重条件と施工過程を考慮した三次元解析モデル（はり-ばねモデル）を開発し，実トンネルの現場計測データを用いて同手法の妥当性を検証した．畑下らは，内型枠と一次覆工の挙動だけでなく，トンネル周辺の地盤挙動を解明することを目的に，地盤変位が発生しやすい小土被り区間を解析断面とし，掘削に伴う地表面への影響を検討するため，はり-ばねモデルを拡張し地盤を要素化した三次元連続体モデルを用いて解析を行い，現場計測値と比較することで同手法の妥当性の検討を行った．しかし，地盤の水平変位挙動が一致せず，妥当性が得られなかった．
そこで本研究では，改めて同手法の妥当性を検討することを目的として，畑下らの研究と同じ現場を対象に，新たに改良を加えた三次元連続体モデルによる内型枠・覆工挙動，トンネル周辺地盤挙動の解析を行った．本研究で対象とした実トンネルは，SENSでの3例目の施工例である，相鉄・JR直通線，西谷トンネルである．
三次元逐次解析手法を実現場に適用し，計測された一次覆工・内型枠の断面力および地山の変位を解析値と比較した結果，同手法の妥当性が得られた．また，地盤条件が内型枠・覆工挙動，トンネル周辺地盤挙動に与える影響を検討した．